在高强度环境光中具有改善的性能的电光读取器制造技术

通过利用场效应晶体管作为可变电阻的补偿调节电路，来使高增益、低信噪比的互阻抗放大器即使在明亮的太阳光下也可避免进入饱和。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及电光读取器，诸如激光扫描仪，更具体的，涉及当在高强度环境光中读取诸如条形码符号的标记时改善的读取器性能。用来读取各种符号表征，诸如出现在标签上或物品表面上的通用产品代码(UPC)条形码符号的条形码读取器是现有技术中公知的。条形码符号本身是编码的图形标记图案，包括一系列各种宽度的条，它们被相互隔开以限定各种宽度的空白，条和空白具有不同的光发射特性。读取器将图形标记电光转换为电信号，该信号被解码成信息，典型的是对物品或物品的某些特征的描述。此信息通常用数字形式表示并用作对于数据处理系统的输入，该系统用于销售点运行、库存控制等方面的应用。这种常规类型的读取器已经在例如授予与本申请相同的受让人的美国专利No.5,600,121中被公开，且可以采用由用户持有的便携式激光扫描装置，其被配置为允许用户将该装置，特别是扫描激光束瞄准到要读取的目标符号。在本领域公知的移动激光束读取器中，激光束被透镜或其他光学元件沿光路作为束斑聚焦到目标上，该目标包括条形码符号。移动光束读取器以如下方式运行利用扫描元件，诸如置于光束路径上的移动反射镜的移动，重复扫描符号上的扫描图案中的束斑。扫描元件或者扫过符号上的束斑并示踪符号上的一条扫描线或一系列扫描线或其他图案；或者扫描读取器的视场；或者二者均扫描。条形码读取器还包括传感器或光电探测器，其检测从符号反射或散射的光。光电探测器或传感器位于读取器中的一光路上，以使得其所具有的视场确保捕获一部分从符号反射或散射的光。该光被检测到并转换为电信号。电子电路和软件将电信号解码成由已被扫描的符号表征的数据的数字表示。例如，光电探测器产生的模拟电信号被数字转换器转换成脉冲宽度调制数字化信号，其宽度相应于条和空白的实际宽度。然后此数字化信号被基于符号所使用的特定符号表征法而解码成符号中所编码的数据的二进制表示，随后解码成所表示的信息或文字数字字符。此信号处理器在授予与本申请相同受让人的美国专利No.5,734,153中被公开。条形码读取器需要在不同的环境光照情况下工作，包括室内的办公室光照和室外的太阳光，室内和室外的光照范围都是从暗淡到明亮。采用光和电措施的结合来避免明亮的环境光盖过读取器，同时避免不能成功解码并读取要读取的标记。可以针对处于预期光强度等级的室内或者室外光照来优化这些措施，但是不适合针对两者都进行。因此，当要求读取器在非最优的光强度等级中工作时，性能就会有损失。一类读取器称作后向反射(retro-reflective)或者后向会聚(retro-collective)，涉及到光聚集光学系统，其中与激光束一起扫描视场。典型的，用于发射激光束到符号的扫描反射镜还聚集从符号散射的光并将聚集光引导到传感器上。这允许视场相对小，因为视场只需要足够大，以看见聚焦的激光束斑并且调节倾向于将束斑移出视场中心的制造公差。后向反射的读取器中的扫描反射镜需要相对较大，因为扫描反射镜的表面区域确定了多少散射光可以被收集。然而，大的扫描反射镜要求在扫描过程中有更多的电能被振荡，当振荡太快的时候会产生不期望的抖动，并且需要更多地保护其免受外部的冲击力。即使这些因素对于手持读取器是所不期望的，多数读取器仍采用后向反射系统，主要是因为这些读取器对小视场所承受的不同等级的环境光较不敏感。另外一类读取器称作非后向反射或者非后向会聚，涉及到视场固定的光聚集光学系统。典型的，扫描反射镜仅用于将光束发射到符号，同时采用一个独立的具有宽的、固定的视场的光学系统来收集散射光。束斑在符号上的扫描图案中扫过，视场必须足够大以使传感器能够看到整个扫描图案，该扫描图案可能是单条线或者多条线。因此，非后向反射系统的视场比后向反射系统的大几倍，收集的环境光连同从符号散射的光也会成正比地增加。因此，难于采用在所有环境光照状况下都工作良好的非后向反射系统。然而，使用非后向反射系统具有明显的优点。扫描反射镜可以被做得很小，因为它只需要调节聚焦的束斑。小的扫描反射镜可以不需要消耗大量电能而容易地振荡，即使在高速振荡中也只会产生轻微的抖动，更易于防震以阻止外部震动力带来的损害，而且与后向反射系统的大扫描反射镜相比不太昂贵。显然，如果由于环境光固有的大视场带来的环境光问题能够被减少或者消失，则利用非后向反射系统的优点将是有利的，尤其是在手持读取器的情况下。在这个方向指引下的一个措施是通过使用镜头来控制视场的垂直尺寸，并使用读取器的外壳来限制视场的水平尺寸，来减小非后向反射系统中的视场。这使得读取器能够在所有预期的、室内的、人工照明的光照条件下可靠的工作，但是如果该读取器在比室内最强光照还要强超过50倍的直接阳光的环境下工作仍然需要进行折衷。在典型的反向反射或非反向反射的读取器中，光学聚集装置将从符号标记散射的激光聚集，并集中该聚集光到作为传感器的光点二级管上。光学聚集装置也不可避免地将环境光聚集并集中到光点二级管上。光电二级管产生与全部聚集的光线的强度成正比的电流。电流被施加给互阻抗放大器的输入，该互阻抗放大器用于产生与电流成正比、进而与全部聚集的光线的强度也成正比的输出电压。输出电压随着聚集光线强度的增大或者减小而增大或减小。如果聚集的光线强度足够亮的话，输出电压将非常高以至于放大器无法产生更高的电压。这种情况称为饱和，当这种情况发生时，读取器将不起作用，因为从符号取得的数据信号将会丢失。因为这个原因，当设计必须要在明亮的阳光下工作的读取器时，标准操作必须把互阻抗放大器的增益降低到即使是在阳光下也不会产生饱和的点。因此，具有大视场并聚集大量环境光的非反向反射读取器必须被设计为比那些视场更小并因此聚集更少环境光的反向反射读取器具有更低的互阻抗放大器增益。这些互阻抗放大器的增益由反馈电阻器控制。降低反馈电阻器的电阻就可以降低增益，反之亦然。不幸的是，降低反馈电阻器的电阻使数据信号比噪声信号减小得更快，以致于放大器输出信号的信噪比由于增益的降低而变得更差。因为非反向反射读取器需要具有比反向反射读取器更低的增益(为了防止饱和)，所以非反向反射读取器具有较差的信噪比，这劣化了它们的性能，即使是在室内光照条件下工作时。所以，反向反射读取器较好的信噪比以及伴生的扩展的工作范围是其流行的主要原因。在美国专利No.5,923,021的图9-11中提出了现有技术的用来处理光电二极管的输出信号的前置放大器电路。这些电路包含降低了反馈电阻器电阻由此会降低增益并恶化信噪比的组件，或者包含会引入来自双极晶体管或二极管的散粒噪声或白噪声从而再次恶化信噪比的组件。因此，这种前置放大器电路并不能令人满意地使读取器能够在所有的光照情况下可靠运行。因此，本专利技术的一般目的是使反向反射和非反向反射电光读取器能够在较广范围的不同环境光照状况下可靠地读取标记。更具体的，本专利技术的目的在于提高读取标记的性能而不牺牲互阻抗放大器的增益，并且不向信号处理电路引入附加的噪声。本专利技术的另一个目的是使得非反向反射读取器能够接近反向反射读取器的性能水平。本专利技术的另一个目的是即使是在明亮的阳光下也可以防止高增益互阻抗放大器饱和。为了与上述目的和下面变得显著的其他目的一致，简要地说，本专利技术的一个特征在于一种设备和一种方法，用来改善在宽范围的环境光强度下电光读取器读取标记(诸如条形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改善电光读取器在环境光范围中读取标记的性能的设备，包括：ａ）用于伴随有聚集环境光而聚集来自标记的光的传感器，以产生与聚集光的强度成正比的传感器信号；ｂ）放大器，具有连接到传感器的放大器输入，该放大器用于放大传感器信号 以在放大器输出处产生与所聚集光的强度成正比的输出放大信号；ｃ）连接在放大器输入和放大器输出之间的电阻器，用于对放大器给予对于在高强度环境光下将放大器驱动到饱和而言充分高的增益；ｄ）连接在放大器输入和放大器输出之间的补偿调节电 路，用于在不降低放大器的高增益的情况下防止在高强度的环境光下放大器的饱和，该调节电路具有可变电阻，该可变电阻受输出放大信号控制并与该信号成反比，当在高强度的环境光下输出放大信号增大时放大器输入处的该电阻减小，以驱使放大器远离饱和。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华巴肯，比德法泽卡斯，
申请(专利权)人：讯宝科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]